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Plasmabeschleuniger und Vorrichtung zur Herbeiführung von Kernreaktionen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasmabeschleuniger, bei dem das Plasma mittels
eines umlaufenden Magnetfeldes :auf einer geschlossenen Bahn beschleunigt wird und
ein zusätzliches Magnetfeld zur Stabilisierung der Plasmabahn vorgesehen ist, -und
auf eine Vorrichtung zur Herbeiführung von Kernreaktionen.
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Bei einem bekannten Plasmabeschleuniger dieser Art wird zur Stabilisierung
der Plasmahahn ein toroidförmiges Magnetfeld verwendet. Es erzeugt ringförmig längs
der Plasmabahn verlaufende Kraftlinien, die das Plasmain einem schmalen Stromfaden
konzentrieren (Pincheffekt).
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Eine solche Konzentrationerfüllt bei geradlinigen Plasmabeschleunigern
den Zweck, das Plasma von den Wänden des Gerätes fernzuhalten. Bei umlaufenden Plasmaströmen
tritt aber zusätzlich die Zentrifugalwirkung auf, der mit dem Pineheffekt nicht
beizukommen ist. Infolge der Zentrifugalkraft sucht sich der Radius des Plasmastromes
ständig zu erweitern, so daß das Plasma zu den Außenwänden des Gefäßes gedrängt
wird. Irgendwelche Mittel, um einer solchen Erweiterung der Plasmaentladung entgegenzuwirken,
sind bisher nicht angegeben worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Plasmabeschleunigem
der vorgenannten Art solche Erweiterungen der Plasmaentladung zu verhindern. Der
Plasmabeschleuniger gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau
des Zusatzmagnetfeldes an der Außenseite der Plasmabahn liegende und mit Wechselstrom
gespeiste Leiter vorgesehen und so angeordnet ist, daß die Kraftlinien des Zusatzmagnetfeldes
hauptsächlich in zur Plasmabahn senkrechten Ebenen verlaufen, wobei die Stärke des
Zusatzmagnetfeldes so bemessen ist, daß die vom Zusatzmagnetfeld ausgeübte Zentripetalkraft
der durch die Richtungsveränderung des Plasmastromes entstehenden Zentrifugalkraft
gerade das Gleichgewicht hält.
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Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß ein Stromleiter stets aus
einem Magnetfeld herausgedrängt wird. Mittels des Zusatzmagnetfeldes, dessen Schwerpunkt
an der Außenseite der Plasmabahn liegt, wird nun eine Zentripetalkraft auf den Plasmastrom
ausgeübt, welche der durch die Richtungsänderung des Plasmastromes entstehenden
Zentrifugalkraft entgegenwirkt.
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Zur Erzeugung des Zusatzmagnetfeldes sind vorzugsweise zwei mit Hochfrequenz
gespeiste parallele Leiter vorgesehen, die sich koaxial an der Außenseite der geschlossenen
Plasmabahn erstrecken. Diese Leiter induzieren in der Plasmabahn ihrerseits einen
Strom, der ein Magnetfeld hervorruft, das im Zusammenwirken mit dem von den Leitern
unmittelbar erzeugten Magnetfeld die gewünschte abstoßende Wirkung hervorruft, die
zum Zentrum der Plasmabahn gerichtet ist.
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Zur Erzeugung des Beschleunigungsfeldes und des Zusatzmagnetfeldes
können auch einzelne, getrennt mit hochfrequ* enter Mehrphasenspannung gespeiste
U-förmige Leiter vorgesehen sein, die außerhalb des Umfangs der geschlossenen Plasmabahn
angeordnet sind und je in einer Ebene liegen, die parallel zur Achse der
Bahn verläuft und einen spitzen Winkel mit der Tangente, an den Bahnumfang bildet.
Die hochfrequente Mehrphasenspannung erzeugt ein an sich bekanntes magnetisches
Drehfeld und ein zentripetales Zusatzfeld.
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Besonders vorteilhaft ist die Anwendung erfindungsgemäß ausgebildeter
Plasmabeschleuniger in einer Vorrichtung zur Herbeiführung von Kernreaktionen, die
in an sich bekannter Weise mit zwei gegeneinanderlaufenden Plasmaströmen arbeitet.
Erfindungsgeimüß sind hierzu zwei Plasmabeschleuniger der vorliegend beanspruchten
Art so angeordnet, daß ihre geschlossenen Umlaufbahnen sich kreuzen und an der Kreuzungsstelle
einen Reaktionsbereich bilden. Obwohl bei jedem Durchgang nur ein kleiner Anteil
der den Reaktionsbereich durchfliegenden Plasmateilchen zusammenstößt, geht die
zur Beschleunigung der ohne Zusammenstoß den Reaktionsbereich durchfliegenden
Teilchen aufgewandte
Energie nicht verloren, da infolge der geschlossenen
Umlaufbahnen die, Teilchen immer wieder durch den Reaktionsbereich, bis sie einen
Zusammenstoß erleiden, fliegen.
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Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsforin
eines Plasmabeschleunigers gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch
die Umlaufbahn des Beschleunigers nach der F i g. 1 mit Darstellung der Feldverteilung;
F il g. 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer anderen Ausführungsform
eines Plasmabeschleunigers gemäß der Erfindung; F i . 4 zeigt ein Schrägbild
eines Teils der Bahn 9
des Beschleunigers nach der F i g. 3 zur Darstellung
der Lage der Leiter zur Beschleunigung und Konzentration des Plasmas; F i g.
5 a zeigt einen Querschnitt zweier Leiter nach der F i g. 4 mit den
zugehörigen magnetischen Feldlinien; F i g. 5 b zeigt eine graphische Darstellung
des Verlaufs der magnetischen Feldstärken bei der Anordnung nach der F i
g. 5 u; F i g. 6 zeigt eine braufsicht auf einen Ausschnitt der -Bahn
des Beschleunigers nach der F i g. 3 zur Darstellung,-der Kräfteverhältnisse
am Plasma; F i g. 7 zeigt eineh Ausschnitt einer anderen Leiteranordnung
ini Schrägbild und F i g. 8 zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung
zur Herbeiführung von Kernreaktionen, die unter Verwendung zweier Beschleuniger
gemäß der F i g. 1 aufgebaut ist.
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. F i g. 1 zeigt den erfindungsgemäß ausgebildeten Plasmabeschleuniger
mit geschlossener Umlaufbahn, der sich ineiner evakuierten Kammer 12 befindet.
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Ein Plasma, d. h. ein elektrisch neutrales ionasiertes Gas,
soff auf eine geschlossene Bahn 11 konzentriert und auf dieser beschleunigt
werden. Der Einfachheit halber ist eine kreisförmige Bahn dargestellt, aber sie
könnte aus bestimmten Gründen auch elliptisch ausgebildet sein. Ein geeignetes Gas
wie Deuterium wird der Bahn 11 aus einer Gasquelle 13 zugeführt und
durch ein elektromagnetisches Solenoidfeld ionisiert, das durch Anlegung eines hochfrequenten
Wechselstromsignals aus einer einzigen Spannungsquelle 15
an zwei oder mehr
kreisförmige Leiter 17 erzeugt w .-ff ird. Die Leiter 17 umgeben den äußeren
Umfang der kreisförmigen Bahn und dienen gleichzeitig zur Konzentration des Plasmas
auf die Bahn 11.
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Zwei Wicklungen 21 und 23 sind einander diametral gegenüber
außerhalb der geschlossenen Bahn 11 angebracht. Zwei weitere Wicklungen 24 und
25 sind ebenfalls 180' voneinander und 900 von den Wicklungen
21 und 23 entfernt angebracht. Eine zweite Gruppe von vier Wicklungen ist
um 45' gegen die Wicklungen 21 bis 25 versetzt, aber der Deutlichkeit halber
nicht dargestellt. Da diiese Wicklungen in fester Lage hinsichtlich der Kreisbahn
angeordnet sind und, wie noch erläutert wird, in gleicher Weise wie die Ständerwicklungen
eines Zweiphaseninduktionsmotors wirken, werden sie nachstehend als Ständerwicklungen
bezeichnet.
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Wie die F i g. 1 zeigt, sind die Wicklungen 21 und
23 in Reihe an die Klemmen 26a und 26b eines Mehrphasengenerators
27 angeschlossen, während die Wicklungen 24 und 25 in Reihe an zwei
weitere Klemmen 28 a und 28 b dieses Mehrphasengenerators angeschlossen
sind. Die Klemmenpaare 26a und 26b
und 28a, 28b sollen parallel geschaltet
sein, so daß alle vier Wicklungen21 bis 25 phasengleich erregt werden. Die
zweite, nicht dargestellte Wicklungsgruppe wird ebenfalls vom Generator
27 erregt, aber um 90, phasenverschoben wie bei einem Zweiphaseninduktionsmotor.
Damit sind auch die von den beiden. Wicklungsgruppen erzeugten Magnetfelder
um 90, phasenverschoben. Hierdurch ergibt sichein magnetisches Drehfeld
19, das einmal in je zwei Perioden der Mehrphas-enspannung um die
Kreis-ZD bahn 11 umläuft.
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In demjenigen Zeitpunkt, in welchem das Mag feld der Darstellung in
der F i g. 1 entspricht, führen die in der Zeichnung weggelassenen Wicklungen
keinen Strom. Nach 901 Phasenvoreilung der Spannung vom Generator
27 erscheinen die Feldlinien um 451 gedreht, weil sie dann von den weggelassenen
Spulen erzeugt werden, während die Spulen 21 bis 25
keinen Strom führen. Wie
man sieht, schneidet das magnetische Drehfeld 19 die Bahn 11 mit dem
darin befindlichen Plasma und induziert so einen. Stromffuß-im Plasma, der seinerseits
sein eigenes Magnetfeld erzeugt. Dieser induzierte Stromfluß muß als Bewegung der
negativ geladenen Elektronen in einer Richtung verstanden werden, die von einer
sehr viel langsameren Bewegung der positiv geladenen schweren ionisierten Gaskerne
in entgegengesetzter Richtung begleitet wird. Da diese Kerne die allein interessierende
Plasmawolke darstellen, bildet ihre Bewegang #diejenige der betrachteten Plasmawolke.
Das von der Elektronenbewegung im Plasma herrührende Magnetfeld wirkt mit dem Feld
19 zusammen, um die Plasmateilchen zu beschleunigen, bis sie mit geringer
Nacheilung hinter dem umlaufenden Ständerfeld auf der Kreisbahn 11 umlaufen.
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Man kann auch sagen, daß die Plasmateilchen von den magnetischen Feldlinien
19 mitgezogen werden. Bereits eine verhältnismäßig geringe Beschleunigungskraft
kann das Plasma auf fast beliebige Geschwindigkeiten beschleunigen, da die Beschleunigungsbahn
geschlossen ist und damit das, Plasma beliebig lange unter dem Einfluß der Kraft
bleibt. Die Beschleunigung kann in verschiedener Weise erfolgen. So kann z. B. Gas
von der Gasquelle 13 in kleinen Mengen eingelassen werden, so daß die
je-
weils zu beschleunigenden Plasmamenge gering ist. Sie kann damit schnell
auf die Winkelgeschwindigkeit gebracht werden, die der Frequenz der Mehrphasenspannung
entspricht. Durch aufeinanderfolgende Zuführung kleiner Gasmengen kann schließlich
jede gewünschte Plasmamenge auf die gegebene Geschwindigkeit beschleunigt werden.
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Es kann aber auch eine verhältnismäßig große Gasmenge gleichzeitig
eingelassen werden, die gleichzeitig lonisiert und auf die der Frequenz der Mehrphasenspannung
entsprechende Winkelgeschwindigkeit beschleunigt wird. Dies benötigt im allgemeinen
mehrere Umläufe des Plasmas, wobei die jeweilige Anzahl der Umläufe vom Radius der
Kreisbahn 11
und der Größe der beschleunigten Kraft abhängt. In jedem Fall
kann daher eine Plasmamenge von nahezu unbegrenzter Größe durch eine außerordentlich
geringe Beschleunigungskraft auf jede beliebige Geschwindigkeit gebracht werden.
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. Wenn das Plasma größere Geschwindigkeiten er-, reicht, so
unterliegt es bekanntlich einer Zentrifugal-.
kraft, die es aus
der Bahn 11 nach außen zu tragen sucht. Um dies zu verhindern, ist der Plasmabeschleuniger
gemäß der Erfindung mit den erwähnten, Konzentrationsleitern 117 versehen, denen
ein Hochfrequenzsignal aus der Signalquelle 15 zugeführt wird. Die in den
Leitern 17 fließenden Hochfrequenzströme erzeugen ein, magnetisches Solenoidfeld.
der in der F i g. 2 gezeigten Art.
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F i g. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A in der
F i g. 1. Das vom Wechselstrom in zwei Leitern 17 herrührende Magnetfeld
ist in der F i g. 2 durch die Kraftlin#ien 2 dargestellt. Wie man sieht,
sind die Kraftlinlen 2 mit dem längs der Kreisbahn 11 verteilten Plasma verkettet
und induzieren somit eine elektromotorische Kraft im Plasma in gleicher Weise, wie
eine Spannung in der Sekundärwicklung eines Transformators induziürt wird. Diese
elektromotorische Kraft eirzeugt einen Stromfluß im Plasma, der in Richtung der
Bahn 11 fließt und seinerseits sein eigenes Magnetfeld 3 erzeugt.
Die Magnetfelder 3 und 2 treten in Wechselwirkung und suchen das stromführende
Plasma von den Leitern 17 weg und zur Achse B-B der Bahn 11 zu drücken.
Diese Abstoßungswirkung ist in allen Induktionsanordnun-,gen vorhanden und wird
durch das Lanzsche. Gesetz beherrscht.
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Erfindungsgemäß wird der in den Leitern 17 fließende Strom
so eingestellt, daß die Abstoßungskraft gerade der Zentrifugalkraft infolge der
Rotation des Plasmas in der Kreisbahn 11 das Gleichgewicht hält. Ferner hält
der aus der vereinigten Wixkung der Felder 2 und 3 hervorgehende Pinch-Effekt
das Plasma in der Bahn 11 zusammen und wirkt so der Diffusion des
Plasmas aus der Bahn 11 heraus entgegen.
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Der Pinch-Effekt führt zu axialen Konzentrationskräften, wie aus der
folgenden Erläuterung hervorgeht. F i g. 2 zeigt, daß die magnetischen Feldlinien
2 etwas konkave Gestalt haben, da das Feld durch die beiden parallelen Leiter
17 erzeugt wird. Durch Zusammenwirken mit dem Magnetfeld 3 werden
die Plasmateilchen in einer konstanten radialen Lage gehalten und auch zwischen
den Leitern axial stabilisiert. Es sei nämlich angenommen, daß ein oder mehrere
Plasmateilchen z. B. aus der vorgeschriebenen Bahn 11 zu einem Punkt
A in der F i g. 2 gewandert sind. Die auf das Plasma in Punkt
A ausgeübte KTaft, die vom Magnetfeld 2 herrührt, ist senkrecht zur Feldrichtung,
d. h. in Richtung des Pfeiles F gerichtet. Diese Kraft F kann aber in zwei
Komponenten F, und F2 aufgespalten werden, wobei F, radial und F2 axial gerichtet
ist, und zwar so, daß das Plasma aus der Stelle A zur Bahn 11 zurückgetrieben
wird. Das magnetische Konzentrationsfeld 2 bewirkt also tatsächlich, daß das Plasma
in der Bahn 11 bleibt, wenn es um die Achse B-B umläuft.
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Wie man sieht, sind keine körperlichen Wände erforderlich, um das
Plasma in der Bahn 11 zu konzentrieren. Aus praktischen Gründen muß aber
die Gegend der Bahn 11 evakuiert werden, damit keine fremden Teilchen die
Plasmabewegung stören. Wie die F i g. 1 zeigt, geschieht dies dadurch, daß
der ganze Beschleuniger in einer Vakuumkammer 12 untergebracht ist, so daß nahezu
alle Fremdteilchen abgepumpt werden können. Die Signalquelle 15, der Mehrphasengenerator
27 und die Gasquelle 13 befinden sich natürlich vorzugsweise außerhalb
der Vakuumkammer 12. Die Vakuumpumpe dient auch zur Abführung von Teilchen, die
aus der Bahn 11
jenseits der Zone der rücktrelbenden Kräfte hinwegdiffundiert
sind.
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Zusammenfassend zeichnet sich, der beschriebene Plasmabeschleuniger
dadurch aus, daß zwei verschiedene und unabhängige Magnetfelder zur Beschleunigung
längs der geschlossenen Bahn verwendet werden. Zunächst erzeugen die Wechselströme
in den Leitern 17 ein veränderliches magnetisches Solenoid#-fold, welches
das Gas ionisiert und in ein Plasma verwandelt. Da das Plasma leitend ist, wird
in ihm ein Strom induziert, der seinerseits das Magnetfeld 3
(F i
g. 2) erzeugt. Das Solenoidfeld 2 wird von den beiden Parallelwindungen
17 erzeugt und hat deshalb eine leicht konkave Gestalt, wie die F i
g. 2 zeigt. Es liefert die Konzentrationskraft, die durch den Vektor F dargestellt
wixd. Das ionisierte Gas, das in der Bahn 11 konzentriert ist, wird durch
das rotierende Magnetfeld 19 beschleunigt, das durch die beiden phasenverschoben
gespeisten Wicklungsgruppen erzeugt wird. Von diesen sind nur die Wicklungen 21,
23, 24 und 25 dargestellt. Feldstärke, Geschwindigkeit und Radius
der Bahn sind so gewählt, daß die Zentrifugalkräfte infolge des Umlaufs der Teilchen
durch die Zentripetalkraft ausgeglichen werden, die für gestreute Teilchen durch
die Vektorkomponente F, dargestellt wird. Für Teilchen, die sich innerhalb derBahn
11 befinden, hatF, die GrößevonF.
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Die Erfindung kann verschiedene Abänderungen und Ausgestaltungen erfahren,
von -denen einige nachstehend beschrieben sind. Wenn beispielsweise der Beschleuniger
außerhalb der Vakuumkammer 12 betrieben werden soll, so kann Bahn
11 in eine Torusröhre eingeschlossen und diese Röhre evakuiert werden, so
daß nur der Bereich innerhalb der Röhre ein Vakuum darstellt. Ferner kann
die Wirkung der Konzentrationslelter und der Ständerwicklungen kombiniert werden,
so düß ein einziges Leiterpaar nicht nur das Plasma in der Bahn 11 zusammenhält,
sondern auch die Beschleunigungskraft zum Umlauf des Plasmas um die Achse B-B liefert.
In diesem Fall dient als die gleiche Leiteranordnung zur Erzeugung der Tangentialkräfte
und der Zentripetal- sowie Konzentrationskräfte.
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Eine derartige Anordnung ist in der F i g. 3 und 4 dargestellt.
Hierbei dient die M&ixphasenspannung sowohl zur Konzentration als auch zur Beschleunigung
der Plasmawolke. Die Bahn 11 verläuft in einer ringförmigen Glasröhre
29, die hochevakuiert ist. Am äußeren Umfang der Röhre 29 sind abwechselnd
schräge U-förmige Leiter 31 angebracht, die vom Mehrphasengenerator gespeist
werden. Wie aus der F i g. 4 hervorgeht, verläuft das Joch der U-förmigen
Leiter jeweils parallel zur Achse der Bahn 11 und damit der Röhre
29, während die Schenkel einen spitzen Winkel mit der Richtung der Plasmaströmung
bilden. Die Mehrphasensignale vom Generator 27
werden den einzelnen Leitern
in regelmäßiger Folge zugeführt. Wenn also z. B. bei den Leitern 31 a bis
31 f in der F i g. 4 dem Leiter 31 a ein Signal mit
einem Phasenwinkel 0 zugeführt wird, so erhält der Leiter 31
b ein Signal mit dem Phasenwinkel 0 + 90',
der Leiter
31 c ein Signal mit dem Phasenwinkel e + 180', der Leiter
31 d ein Signal mit dem Phasenwinkel 0 + 2701 und der Leiter
31 e wieder ein Signal mit dem Phasenwinkel 0. Diese Reihenfolge setzt
sich im ganzen Kreis fort, so daß schließlich wieder ein Signal mit der Phase (9+270'
auf den Leiter 31f fällt. Im Falle eines Zweipfiasensystems
muß
also die Ge-samtzahl der um die Röhre 29 angeordneten Leiter ein Vielfaches
von vier sein. Die Anordnung könnte aber auch mit einem Dreipliasengenerator betrieben
werden, wobei dann die Phasenverschicbung zwischen benachbarten Leitern
60' betragen würde.
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Zur Erläuterung der Betriebsweise der beschriebenen Konzentrations-
und Beschleunigungsanordming wird auf die F i g. 5 a verwiesen. Dort ist
das Magnetfeld dargestellt, das durch die entgegengesetzt polarisierten Ströme gebildet
wird, welche durch die beiden. Schenkel jedes U-förmigen Leiters fließen. Wie man
sieht, besteht ein kräftiger magnetischer Feldgratdient längs der Linie B-B in der
F i g. 5 a, welche die Symmetri ene zwischen den Schenkeln 31 eines
U-förmigen Leiters 31 darstellt. Analytisch kann gezeigt werdün, daß für
die Kraft F folgender Ausdruck gilt:
oder
Hierbei ist a der Mittenabstand zwischen -den beiden Schenkeln eines Leiters und
x der Abstand längs der Linie B-B vom Punkt 47, der den Schnittpunkt der Linie B-B
mit der Verbindungsstelle der Mitten der beiden Leiterschenkel darstellt.
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Eine graphische Darstellung der Gleichung (2) ist in der F i
g. 5 b gegeben. F i g. 5 b zeigt, daß die Kraft F rasch bis zu einem
kräfti-en Maximum bei x = 0,45 a anwächst und dann bei Entfernungen
größer als 0,45 a rasch abfällt. Wenn also die beiden Schenkel der Leiter
31 in der Näht der Glasröhre 29
so angeordnet werden, daß die
Entfernung von jedem Punkt innerhalb der Glaswand zur Mitte 47 der Verbindungslinieder
beiden Schenkel 3:1 gerade 0,45 a beträgt, so verhindert das entstehende
Kraftfeld das Plasma an einer Berührung der Röhre 29.
Wenn weiter die Stromstärke
der Mehrphasenspannung so gewählt ist, daß die auf Plasmateilchen, welche um die
Entfernung 0,45 a vom Punkt 47 entfernt sind, ausgeübte Kraft gerade gleich der
Zentriftigalkraft auf die Plasmateilchen in dieser Entfernung von der Mitte des
Plasma-rings ist, so ergibt sich offenbar ein Kraftfeld, das die maximale Stabilität
gegen Schwankungen des Plasmadurchmessers zeigt.
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Die in den F i g. 3 und 4 gezeigten Leiter 31 weisen
einen kleinen Winkel gegen die Tangente der Umlaufbahn auf, wie aus der F i
g. 6 ersichtlich ist. Infolgedessen erhält die Abstoßungskraft Feine TangentiaIkomponente
Fp und eine Radialkomponente F, Die Tangentialkomponente dient natürlich zur Umlaufbescbleunigung
des Plasmas in der Bahn 11.
Damit ist gezeigt, daß die Leiter 31 sowohl
zur Konzentration als auch zur Beschleunigung des Plasmas dienen.
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Die in, der F i g. 6 gezeigte Kräfteverteilung kann auch dadurch
erzielt werden, daß der Abstand a zwischen den Leiterschenkeln sich ändert. So ist
in der F i g. 7 eine Leiteranordnung gezeigt, bei der die Leiter
31 tangential zur Röhre 29 verlaufen, bei der aber der Abstand zwischen
den Schenkeln der Leiter in Richtung der Plasmabewegung größer wird. Durch diese
Abstandsvergrößerung wird in gleicher Weise das erzeugte Magnetfeld verringert wie
durch die Anordnung der Leiter in einem kleinen Winkcl zur Tangente der B ahn
11.
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F i g. 8 zeigt den Aufbau :einer Vorrichtung zur Herbeiführung
von Kernreaktionen, die aus zwei Plasmabeschleunigern der beanspruchten Art besteht,
de,ren geschlossenen Bahnen 41 und 43 sich kreuzen. Zur Einschließung der Bahnen
11 sind Röhren 29
verwendet, so daß eine Pumpe 40 zur Evakmerung beider
Bahnen 11 verwendet werden kann.
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Die Plasmabeschleuniger sind in gleicher Weise miteinander verbunden
wie die Glieder einer Kette. Sie stehen also zueinander senkrecht, und ihre kreißförnügen
Plasmabahnen schneiden sich im Reaktionsbereich 45. Jeder Plasmabeschleuniger weist
zwei gegeneinander versetzte Ständerwicklungen gemäß der F i g. 1 auf. Als
Kernreaktionsstoff eignen sich bekanntlich Deuterium- und Tritiumgas besonders,
deren Verschmelzungsenergie verhältnismäßig gering , ist, so daß die Plasmageschwindigkelt
niedrig gehalten werden kann. Vorzugsweise werden Deuterium- und Tiitiumgas gemischt
und das Gasgemisch beiden Plasmabeschleunigern zugeführt (s. die F i g. 8).
Es sind also für die beiden Plasmabeschleun-iger nur ein Mehrphasengenerator (nicht
dargestellt), eine Gasquelle 13 und eine Signalquelle 15
erforderlich-.
Die Gaszusammensetzung beträgt vorzugsweise 3 Gewichtsteile Tritium und 2
Gewichtsteile Deuterium. Da das Atonigewicht von Deuterium 2 und dasjenige von Tritium
3 ist, gibt die Gasquelle 13 in diesem Fall ein Gas mit gleichen Anteilen
von Deuterium.- und Tritiumatomen ab. In diesem Fall ist die größte Wabx.scheinhohkeit
eines Zusammenstoßes zwischen Deuterium- und Tritiumionen vorhanden.
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Hinsichtlich der erferderlichen Winkelgeschwindigkeit ist zu berücksichtigen,
daß die Wahrscheinlichkeit eines zur Fusion fährenden Zusammenstoßes mit der Geschwindigkeit
rasch zu einem Resonanzmaximum anwächst und dann ebenso rasch abfällt. Im Falle
der Deuterium-Tritium-Reaktion tritt diese Resonanz ein, wenn die Gesamtenergie
der bei-den zusammenstoßenden Teilchen 110 keV beträgt.
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Es kann rechnerisch gezeigt werden, daß beim Zusammenstoß von Deuteriumionen
mit Tritiumionen dU Relativggeschwindigkeit der Deuteriumionen 3,24 - 106
m/see betragen soll, wenn die zusammen-
stoßenden Keine eine relative Energie
von 110 keV haben sollen. Diese Geschwindigkeit verteilt sich vektoriell
auf die beiden Plasmaströme. Da im vorliegenden Fall die Plasmabewegung rechtwinklig
zu-
einander erfolgt, muß die Endgeschwindigkeit v jedes Plasmastroms folgenden
Wert annehmen:
= 2,29.1013m/sec. (4) Statt rechtwinkliger Kreuzung können auch andere Kreuzungswinkel
der beiden Plasmabeschleuniger, z. B. 45 oder 15', angewandt werden. Bei
kleinerem Winkel kann auch die erforderEche Winkelgeschwindigkeit der beiden Plasmastrdme
verringert werden, da die Relativgeschwindigkeit zunimmt.
Der erfindungsgemäß
ausgebildete Plasmabeschleuniger kann auch für andere Zwecke verwendet werden, z.
B. in der Kernforschung zur Beschleunigung neutraler Plasmawolken auf erhebliche
Geschwindigkeiten und zur Untersuchung ihres Verhaltens hierbei.